KATA PENGANTAR

Puji syukur kami panjatkan kehadirat tuhan yang maha esa, berkat rahmat dan

hidayahnya kami dapat meyelesaikan sebuah makalah ini. Yang alhamdulliah

tepat pada waktunya, dengan materi tentang ultrasonic machining. Dalam hal ini

kami masih belajar mohon maaf bila ada kekurangan atau kesalahan dalam

pembuatan makalah ini.

Makalah ini berisikan tentang penjelasan lebih mendalam mengenai

Ultrasonic Machining yang alhamdulilah telah selesai kami susun dengan baik,

untuk bisa dipahami oleh pembaca. Diharapkan makalah ini dapat memberikan

informasi mengenai Ultrasonic Machining. Makalah ini telah kami buat untuk

memenuhi tugas mata kuliah Proses Produksi 2.

Kami menyadari bahwa makalah ini masih jauh dari sempurna, oleh karena

itu kritik dan saran dari semua pihak yang bersifat membangun selalu kami

harapkan demi kesempurnaan makalah ini.

Akhir kata, kami sampaikan terima kasih kepada semua pihak yang telah

berperan serta dalam penyusunan makalah ini dari awal sampai akhir. Semoga

Tuhan senantiasa meridhai segala usaha kita. Amin

Depok, 11 Maret 2015

Penulis

BAB 1

PENDAHULUAN

Latar Belakang

Dalam dunia industri khususnya dalam bidang proses produksi sangat erat

sekali dalam berbagai mesin untuk prose manufaktur. Salah satunya yaitu

Ultrasonic Machining, Ultrasonic Machining (USM) Merupakan sebuah mesin

nontradisional. Ultrasonic mesin, juga dikenal sebagai dampak ultrasonik

penggilingan adalah operasi mesin di mana alat berosilasi bergetar pada frekuensi

ultrasonik digunakan untuk menghapus materi dari benda kerja, dibantu oleh

lumpur abrasif yang mengalir dengan bebas antara benda kerja dan alat. ini

berbeda dari kebanyakan operasi mesin lain karena sangat sedikit panas yang

dihasilkan. alat pernah kontak benda kerja dan sebagai hasilnya tekanan grinding

jarang lebih dari 2 kilogram, yang membuat operasi ini cocok untuk mesin sangat

keras dan rapuh bahan, seperti kaca, safir, ruby, berlian, dan keramik.

Mengapa disebut Ultrasonic? Karena frekuensi getaran dari phat berkisar

16.000 sampai 25.000 Hz. Batas bawah ditentukan oleh tingkat kebisingan. Batas

atas ditentukan oleh: cooling system pada transducer dan natural frequency

(frekuensi pribadi) dari pemegang pahat. Ultrasonic Machining kadang-kadang

disebut juga sebagai Ultrasonic grinding atau impact Grinding.

Prinsip Dasar USM yaitu proses pengerjaan oleh partikel abrasive karena

adanya efek tumbukan oleh partikel abrasive terhadap permukaan benda kerja.

Proses tumbukan ini terjadi karena adanya penggetaran pahat relative terhadap

benda kerja, sedangkan partikel abrasive yang terdapat diantara benda kerja dan

pahat berfungsi sebagai media perantara untuk transfer energi.

Rumusan Masalah

Berdasarkan latar belakang di atas, penulis merumuskan masalah seperti

dibawah ini :

1. Apa yang dimaksud dengan Ultrasonic Machining?

2. Apa fungsi dari Ultrasonic Machining?

3. Bagaimana proses pemotongan pada Ultrasonic Machining?

Tujuan

1. Untuk mengetahui pengertian Ultrasonic Machining.

2. Untuk mengetahui fungsi dari Ultrasonic Machining.

3. Untuk mengetahui dan memahami proses pemotongan pada Ultrasonic

Machining.

4. Untuk mengetahui prinsip pengerjaan Ultrasonic Machining.

BAB II

PEMBAHASAN

2.1 Pengertian

Ultrasonic Machining adalah pemesinan nontradisional yang menggunakan

campuran air dengan partikel abrasif (slurry), digerakkan dengan kecepatan tinggi

ke suatu benda kerja, dengan menggetarkan perkakas pada amplitudo yang rendah

yaitu sekitar 0,003 in. (0,076 mm) dan frekuensi tinggi mendekati 20.000 Hz.

Perkakas berisolasi dengan arah tegaklurus terhadap permukaan bendakerja, dan

partikel abrasif akan mengikis bendakerja sedemikianrupa sehingga dihasilkan

bentuk yang sesuai dengan bentuk perkakas seperti ditunjukkan dalam gambar

1.1.

Gambar 1.1 Pemesinan ultrasonik

Amplitudo vibrasi harus diatur mendekati sama dengan ukuran butir partikel,

sedang celah antara perkakas dengan benda kerja harus diatur sekitar dua kali

ukuran butir partikel.

Gambar 1.2 menunjukkan hubungan antara osilasi frekuensi dan amplitudo

dengan kecepatan pembentukan gram (MRR) pada proses USM.

Gambar 1.2 Hubungan antara osilasi frekuensi dan amplitudo dengan

kecepatan pembentukan gram (MRR) pada proses USM

2.2 Prinsip dasar Ultrasonic Machining

Proses pengerjaan oleh partikel abrasive karena adanya efek tumbukan oleh

partikel abrasive terhadap permukaan benda kerja. Proses tumbukan ini terjadi

karena adanya penggetaran pahat relative terhadap benda kerja, sedangkan

partikel abrasive yang terdapat diantara benda kerja dan pahat berfungsi sebagai

media perantara untuk transfer energi.

Mengapa disebut Ultrasonic? Karena frekuensi getaran dari phat berkisar 16.000

sampai 25.000 Hz. Batas bawah ditentukan oleh tingkat kebisingan. Batas atas

ditentukan oleh: cooling system pada transducer dan natural frequency (frekuensi

pribadi) dari pemegang pahat. Ultrasonic Machining kadang-kadang disebut juga

sebagai Ultrasonic grinding atau impact Grinding.

Proses secara mekanis yang terlihat didalam pengerjaan dengan ultrasonic

machining adalah:

Proses tumbukan oleh partikel abrasive terhadap permukaan benda kerja,

karena pergetaran pahat (hammering process)

Proses pembenturan (impact process) oleh partikel-partikel bebas pada

permukaan benda kerja.

Erosi yang terjadi karena adanya kavitasi

Proses kimia daripada macam fluida yang dipergunakan

Gambar 1.3 Ultrasonic Machining

2.3 Proses pemotongan yang khusus cocok untuk USM :

Pembuatan lubang baik dengan penampang yang bundar maupun dengan

penampang yang tidak teratur

Proses coining khususnya untuk material yang mudah dikerjakan dengan

USM,misalnya glas

Pembuatan ulir luar dengan bantuan suatu fixture khusus dimana benda

kerja bisa berputar dan bergerak translasi bersamaan

Gambar 1.4 Proses pengerjaan USM

2.4 Peranan pergetaran pahat dalam USM

Peranan utama adalah menimbulkan efek tumbukan daripada partikel

abrasive pada permukaan benda kerja

Menimbulkan efek pemompaan ultrasonik terhadap fluida pembawa

kedalam ruang antara benda kerja dengan pahat.

Menimbulkan sirkulasi turbulent daripada aliran fluida abrasive pada sela

antara pahat dan benda kerja.

Menimbulkan efek kavitasi pada fluida pembawa

2.5 Peranan fluida pembawa (slurry) dalam USM

Untuk membawa partikel abrasive

untuk membawa pergi gram-gram halus hasil pengerjaan

Sebagai pendingin baik untuk benda kerja maupun untuk pahat

Material partikel abrasive dalam proses USM,

Boron karbida (B4C)

Silikon Karbida (SiC)

Alumunium Oksida (Al2O3)

Dari ketiga material tersebut diatas, maka yang paling sering dipergunakan

adalah boron karbida karena beberapa alasan :

Boron karbida adaah material yang keras sekali, sekitar 1,5 – 2 X lebih

keras dari pada silikon karbida.

Tahan terhadap efek benturan maupun tumbukan

Dapat memotong lebih cepat daripada material abrasive lainnya.

Proses pemotongannya lebih presisi dan surface finish yang lebih

sempurna

Gambar 1.5 Shematic Representation of the USM Apparatus

2.6 Bagian–bagian utama ultrasonic machining (USM)

Dari bentuk fisik, tampilan dan juga struktur mekanik dari ultrasonic

machining pada umumnya memilki kemiripan dengan mesin drill maupun milling,

akan tetapi terdapat beberapa fitur-fitur tambahan yang pada ultrasonic machining

seperti pada pencekam yang mengakomodir pencengkaman yang lebih baik dari

pencekam yang ada pada mesin drill maupun milling yang menggunakan 4

pencekam (chuck), selain itu terdapat juga saluran slurry yang digunakan untuk

menyemprotkan cairan dan juga partikel abrasive pada benda kerja. Perbedaan

yang menonjol lainnya terdapat pada bagian meja USM yang tidak dapat

digerakkan. Namun untuk mengakomodir ukuran benda kerja yang berbeda-beda

maka tool holder yang terhubung dengan tranduscer dapat digerakkan ataupun

turun secara manual.

Gambar 1.6 Komponen USM

Komponen-komponen ultrasonic machining :

1. Slurry delivery dan return system.

2. Mekanisme pemakanan untuk menghasilkan gaya untuk mendorong tool

melakukan proses pemakanan ke bawah (ke arah work piece).

3. Tranduscer digunakan untuk menghasilkan energi getaran ultrasonic

4. Horn atau concentrator sebagai amplifer mekanis guna menghasilkan

amplitude pada kisaran 15-50 mikron.

5. Tool , tool umumnya menggunakan materia yang bersifat ductile, seperti

brass dan stianless steel sehingga nilai tool wear rate dapat diminimalisir.

6. Human computer interface (HCI) . layar ini menampilkan beberapa

pilihan dalam mode operasi mesin.

7. Amplitude digunakan untuk mengatur sistem tenaga untuk mengontrol

generator bagi amplitude.

Gambar 1.7 Generator

Gambar 1.8 Tranduscer and concentraor with tool holder and tool

Gambar 1.9 Slurry tank and Slurry pump

Gambar 2.0 Human computer interface (HCI)

2.7 Cara kerja ultrasonic machining

Proses permesian pada USM terjadi akibat adanya Gerakan osilasi dengan

Frekuensi tinggi dikombinasikan dengan amplitude rendah ditransmisikan pada

tool. Pada saat yang bersamaan Aliran yang berisi campuran antara cairan dan

partikel abrasive didorong mengunakan pompa dan dilewatkan diantara benda

kerja dan tool USM. Tool yang bergerak osilastik dikombinasikan dengan cairan

slurry akan memakan benda kerja dengn bentuk berkebalikan dari bentuk tool

yang digunakan. Dalam proses USM sendiri sebenarnya tidak terjadi kontak

antara tool dengan benda kerja. yang sesungguhnya terjadi adalah

terjadinyakontak antara material abrasive (slurry) dengan benda kerja. kemudian

tatal yang timbul akibat proses pemakana akan dialirkan mengunakan slurry dan

ditampung pada tangki penampungan yang selanjutnya akan di disalurkan kembali

menuju pompa untuk disemprotkan kembali menuju benda kerja.

Gambar 2.1 Cara kerja Ultrasonic Machining

2.8 Kemapuan Proses ultrasonic machining

1. Dapat melakukan proses permesinan terhadap material yang memiliki

kekerasan antara 40HRC hingga 60 HRC seperti karbida, kramik, tungsten

dan gelas yang tidak dapat dibentuk mengunakan proses permesinan

konvensional

2. Nilai Material Removal Rate (MRR) dapat mencapai 25 mm/menit

3. Kemampuan surface finish berkisar antara -0.25 micron sampai 0.75 micron

2.9 Aplikasi Ultrasonic machining

Permesinan Ultrasonic menawarkan perpaduan unik dari kemampuan, kualitas

dan kompatibilitas bahan untuk keramik , karbida dan bahan kearas lainya. Proses

ini serbaguna,

menawarkan fleksibilitas untuk memenuhi berbagai persyaratan desain, dan hasil

bagian berkualitas tinggi dengan kerusakan bawah permukaan sedikit atau bahkan

tidak ada sama sekali selain itu tidak menghasilkan HAZ yang umumnya terjadi

pada proses permesianan lainya . Manfaat ini membuatnya menjadi sumber daya

berharga bagi, insinyur ilmuwan dan desainer beberapa aplikasi yang dapat

dikerjakan mengunakan USM antara lain:

1. Pembuatan lubang/cavity pada material non-conductive

2. Untuk pembuatan lubang dalam jumlah besar namun dengan diameter

kecil

3. Untuk melakukan permesinan terhadap paduan metal yang getas

4. untuk melakukan berbagai operasi permesinan seperti grinding, drilling,

milling.

5. Dapat digunakan untuk melakukan proses pembentukan dies untuk

drawing, puncing, piercing dan blanking

6. Digunakan untuk pengeboran pada dunia kedokteran gigi

7. Dapat diguganakan untuk memotong berlian

8. Melakukan operasi grindra terhadap gelas dan kramik

Gambar 2.2 proses pemotongan material

Gambar 2.3 Proses pemotongan Material

Hasil dari proses ultrasonic machining.

Gambar 2.4 : hasil permesinan

Gambar 2.5 hasil permesinan

2.10 Kelebihan dan kekurangan ultrasonic machining

Kelebihan dari ultrasonic machining antara lain :

1. Dapat digunakan untuk proses permesinan terhadap material yang keras,

brittle , mudah pecah, dan material material nonconductive

2. Tidak terjadi perubahan pada struktur mikro material baik secara fisik

maupun kimia

3. Dapat melakukan permesinan terhadap material non conductive yang

sebelumnya tidak dapat dilakukan proses permesiana menguanakan EDM

dan ECM

4. Tidak menimbulkan distorsi pada benda kerja

5. Dapat dikombinasiakn dengan proses permesinan lain seperti EDM,

ECM.ECG.

Kekurangan dari ultrasonic machining antara lain :

1. USM memiliki angka Material Rate Removal yang rendah (maksimum

25 mm/menit)

2. Tidak data membuat lubang yang dalam , hal ini dikarenakan pergerakan

aliran slurry yang terbatas

3. Angka Tool Wear Rate yang tinggi menyebabkan proses pergantian tool

berlangsung cepat (angka tool wear rate bervariasi sekitar 1:1 hingga

1:200)

4. USM hanya dapat digunakan apabila tingkat kekerasan material yang

hendak dilakukan proses permesinan berada diatas angka 45HRC

BAB III

PENUTUP

3.1 Kesimpulan

Ultrasonic Machining adalah pemesinan nontradisional yang menggunakan

campuran air dengan partikel abrasif (slurry), digerakkan dengan kecepatan tinggi

ke suatu benda kerja, dengan menggetarkan perkakas pada amplitudo yang rendah

yaitu sekitar 0,003 in. (0,076 mm) dan frekuensi tinggi mendekati 20.000 Hz.

Proses pengerjaan oleh partikel abrasive karena adanya efek tumbukan oleh

partikel abrasive terhadap permukaan benda kerja. Proses tumbukan ini terjadi

karena adanya penggetaran pahat relative terhadap benda kerja, sedangkan

partikel abrasive yang terdapat diantara benda kerja dan pahat berfungsi sebagai

media perantara untuk transfer energi.

Mengapa disebut Ultrasonic? Karena frekuensi getaran dari phat berkisar 16.000

sampai 25.000 Hz. Batas bawah ditentukan oleh tingkat kebisingan. Batas atas

ditentukan oleh: cooling system pada transducer dan natural frequency (frekuensi

pribadi) dari pemegang pahat. Ultrasonic Machining kadang-kadang disebut juga

sebagai Ultrasonic grinding atau impact Grinding. Proses permesian pada USM

terjadi akibat adanya Gerakan osilasi dengan Frekuensi tinggi dikombinasikan

dengan amplitude rendah ditransmisikan pada tool.

Daftar pustaka,

http://www.slideshare.net/WIDHIjrinks/i-nyoman-widya-santika-1311909-

ultrasonic-machining diakses pada tanggal 10 Maret 2015 pkl 19.05 WIB

http://www.slideshare.net/ejacock/1-abrasive-jet-machining-ajm-2-

ultrasonicmachining-usm-3-chemical-machining-chm diakses pada tanggal 10

Maret 2015 pkl 19.00 WIB

http://repository.binus.ac.id/content/D0234/D023465375.doc diakses pada tanggal

10 Maret 2015 pkl 19.10 WIB